Inhaltsverzeichnis:
- Schritt 1: Komponenten
- Schritt 2: Wie es funktioniert
- Schritt 3: Dateien
- Schritt 4: Bestücken der Platine
- Schritt 5: Bereitstellung
- Schritt 6: Vorherige Arbeit
Video: Wetterstation mit geringer Leistung - Gunook
2024 Autor: John Day | [email protected]. Zuletzt bearbeitet: 2024-01-30 07:19
Jetzt in der dritten Version und über zwei Jahre lang getestet, wird meine Wetterstation aufgerüstet, um eine bessere Leistung bei geringem Stromverbrauch und eine höhere Zuverlässigkeit der Datenübertragung zu erzielen.
Stromverbrauch - in den Monaten außer Dezember und Januar kein Problem, aber in diesen sehr dunklen Monaten konnte das Solarpanel trotz einer Leistung von 40 Watt nicht mit der Nachfrage des Systems Schritt halten … und der größte Teil der Nachfrage kam von das 2G FONA GPRS-Modul, das die Daten direkt an die Interwebs überträgt.
Das nächste Problem war das FONA GPRS-Modul selbst, oder wahrscheinlicher das Mobilfunknetz. Das Gerät würde wochen/monatlich einwandfrei funktionieren, dann aber plötzlich ohne ersichtlichen Grund aufhören. Anscheinend versucht das Netzwerk, eine Art „System-Update-Info“zu senden, die, wenn sie nicht akzeptiert wird, dazu führt, dass das Gerät vom Netzwerk gebootet wird, sodass GPRS keine wirklich wartungsfreie Lösung für die Datenübertragung ist. Es ist eine Schande, denn als es funktionierte, funktionierte es wirklich gut.
Dieses Upgrade verwendet das Low-Power-LoRa-Protokoll, um die Daten an einen lokalen Raspberry Pi-Server zu senden, der sie dann an die Interwebs weiterleitet. Auf diese Weise kann die Wetterstation selbst auf einem Solarpanel mit geringer Leistung betrieben werden und der Teil des Prozesses "schweres Heben" irgendwo innerhalb der WLAN-Reichweite mit Netzstrom durchgeführt werden. Wenn Sie ein öffentliches LoRa-Gateway in Reichweite haben, wird der Raspberry Pi natürlich nicht benötigt.
Der Aufbau der Wetterstationsplatine ist einfach, da die SMD-Komponenten alle recht groß sind (1206) und alles auf der Platine zu 100% funktioniert. Einige der Komponenten, nämlich die Blasinstrumente, sind recht teuer, aber manchmal auch gebraucht bei Ebay zu finden.
Schritt 1: Komponenten
Arduino MKR1300 LORAWAN ………………………………………………………………. 1 von
Raspberry Pi (optional abhängig von lokaler LoRa-Gateway-Verfügbarkeit) ………… 1 von
BME280 für Druck, Feuchtigkeit, Temperatur und Höhe ………………………….. 1 of
RJ 25-Stecker 477-387 …………………………………………………………………… 1 von
L7S505 ……………………………………………………………………………………………. 1 von
Beeper 754-2053 ……………………………… 1 von
Shottky-Diode (1206) …………………………………… 2 von
R1K-Restauratoren …………………………………… 3 von
R4.7K Widerstand ………………………………… 1 von
C100nF Kondensator …………………………….. 3 von
R100K …………………………………………… 1 von
R10K …………………………………………….. 4 von
C1uF ……………………………………………… 1 von
C0.33uF ………………………………………… 1 von
R100 …………………………………………….. 1 von
R0 ……………………………………………….. 1 von
Dallas DS18B20 Temperaturfühler ………… 1 von
Leiterplatte ……………………………………………………… 1 von
Regenmesser ……………………………………………. 1 von
Bodensonde ……………………………………… 1 von (siehe Schritt 6 für DIY-Sonde)
A100LK Anemometer ………………………….. 1 von
W200P Windfahne ………………………………..1 von
Schritt 2: Wie es funktioniert
Es ist einfach, Sensoren für Dinge wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Druck zum Laufen zu bringen, aber einige der anderen sind ziemlich knifflig, obwohl der gesamte Code in diesem Blog enthalten ist.
1. Der Regenmesser befindet sich in einer 'Unterbrechung' und schaltet sich ein, wenn eine Änderung erkannt wird. Der Regen dringt in das Instrument ein und tropft auf eine Wippenwippe, die bei vollem Ende umkippt und beim Überfahren zweimal einen Magnetsensor auslöst. Der Regensensor hat Vorrang vor allem und funktioniert auch dann, wenn Daten übertragen werden.
2. Das Anemometer arbeitet, indem es einen Impuls mit geringer Leistung sendet, dessen Frequenz von seiner Geschwindigkeit abhängt. Es ist sehr einfach zu programmieren und verbraucht sehr wenig Strom, obwohl es etwa einmal pro Sekunde aufzeichnen muss, um die stärksten Böen abzufangen. Der Code zeichnet während der Aufnahmesitzung laufend die durchschnittliche Windgeschwindigkeit und die maximale Böe auf.
3. Obwohl die Windfahne auf den ersten Blick leicht zu programmieren wäre, ist es, wenn die Feinheiten erforscht sind, viel komplizierter. Im Wesentlichen ist es nur ein Potentiometer mit sehr niedrigem Drehmoment, aber das Problem, Messwerte zu erhalten, wird durch die Tatsache verschlimmert, dass es eine kurze "Totzone" um die Nordrichtung herum hat. Es benötigt Pull-Down-Widerstände und Kondensatoren, um seltsame Messwerte in der Nähe des Nordens zu verhindern, die dann zu Nichtlinearitäten in den Messwerten führen. Da die Messwerte polar sind, sind auch keine normalen Mittelwertberechnungen möglich und daher muss der kompliziertere Modus berechnet werden, bei dem ein riesiges Array von etwa 360 Zahlen erstellt wird! …. Und das ist noch nicht das Ende…. Es ist besonders darauf zu achten, in welchen Quadranten der Sensor zeigt, als ob er sich im Quadranten auf beiden Seiten des Nordens befindet, der Modus muss anders behandelt werden.
4. Die Bodenfeuchtigkeit ist eine einfache Leitfähigkeitssonde, aber um Energie zu sparen und Korrosion zu verhindern, wird sie sehr schnell mit einem der digitalen Ersatzstifte des Arduino gepulst.
5. Das System sendet Daten vom Arduino an den Raspberry Pi (oder LoRa-Gateway), benötigt aber auch einen "Rückruf" vom Empfänger, um zu bestätigen, dass die Daten tatsächlich richtig empfangen wurden, bevor alle verschiedenen Zähler und Durchschnittswerte zurückgesetzt und ein neue Lesungen. Eine Aufnahmesitzung kann jeweils etwa 5 Minuten dauern, wonach der Arduino versucht, die Daten zu senden. Wenn die Daten beschädigt sind oder keine Internetverbindung besteht, wird die Aufnahmesitzung verlängert, bis der Rückruf erfolgreich ist. Auf diese Weise wird keine maximale Windböen- oder Regenmessung verpasst.
6. Obwohl dies den Rahmen dieses Blogs sprengen würde, werden die Daten, sobald sie sich auf dem Internetserver (einem großen Computer in Ipswich, Großbritannien) befinden, in einer MySQL-Datenbank zusammengestellt, auf die mit einfachen PHP-Skripten zugegriffen werden kann. Der Endbenutzer kann die Daten dank der proprietären Java-Software von Amcharts auch in ausgefallenen Zifferblättern und Grafiken anzeigen. Dann ist das 'Endergebnis' hier zu sehen:
www.goatindustries.co.uk/weather2/
Schritt 3: Dateien
Alle Arduino-, Raspberry Pi-Codedateien und die Datei zum Erstellen der Leiterplatte in der Software 'Design Spark' befinden sich hier im Github-Repository:
github.com/paddygoat/Wetterstation
Schritt 4: Bestücken der Platine
Zum Löten der SMD-Bauteile wird keine Schablone benötigt - einfach etwas Lötzinn auf die PCB-Pads tupfen und die Bauteile mit einer Pinzette platzieren. Die Komponenten sind groß genug, um alles mit dem Auge zu machen und es spielt keine Rolle, ob das Lot unordentlich aussieht oder die Komponenten etwas außermittig sind.
Legen Sie die Platine in einen Toaster und erhitzen Sie sie mit einer Thermometersonde vom Typ K auf 240 ° C, um die Temperaturen zu überwachen. Warten Sie 30 Sekunden bei 240 Grad und schalten Sie dann den Ofen aus und öffnen Sie die Tür, um die Hitze freizugeben.
Jetzt können die restlichen Komponenten von Hand gelötet werden.
Wenn Sie eine Leiterplatte kaufen möchten, laden Sie die gezippten Gerber-Dateien hier herunter:
github.com/paddygoat/Weather-Station/blob/master/PCB/Gerbers_Weather%20station%203_Tx_01.zip
und lade sie hier zu JLC hoch:
Wählen Sie die Plattengröße 100 x 100 mm und verwenden Sie alle Standardeinstellungen. Die Kosten betragen 2 USD + Porto für 10 Boards.
Schritt 5: Bereitstellung
Die Wetterstation wird mitten auf einem Feld mit den Blasinstrumenten auf einem hohen Mast mit Abspannseilen aufgestellt. Details zur Bereitstellung finden Sie hier:
www.instructables.com/id/Arduino-GPRS-Weat…
Schritt 6: Vorherige Arbeit
Dieses anweisbare ist die neueste Stufe im laufenden Projekt, das seine Entwicklungsgeschichte in sieben anderen früheren Projekten hat:
www.instructables.com/id/Arduino-GPRS-Weat…
www.instructables.com/id/Arduino-GPRS-Weat…
www.instructables.com/id/Setting-Up-an-A10…
www.instructables.com/id/Analogue-Sensors-…
www.instructables.com/id/Analogue-Wind-Van…
www.instructables.com/id/Arduino-Soil-Prob…
www.instructables.com/id/Arduino-GPRS-Weat…
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